SALURAN TRANMISI BEBAN MISMATCH

1. Beban Match

Impedansi beban ideal pada saluran transmisi adalah ketika impedansi beban bernilai sama dengan impedansi karakteristik saluran trasmisi (𝑍𝐿 = 𝑍0), kondisi ini sering juga disebut dengan kondisi beban match. Bila dianalisa berdasarkan rumus, maka koefisien refleksi ketika beban match ditunjukkan pada Persamaan (6.1). (S. & Waluyo, 2022) 

Karena koefisien refleksi bernilai nol (0), maka nilai standing wave ratio (SWR) bisa dituliskan seperti pada Persamaan (6.2)

Dengan kondisi 𝑍𝐿 = 𝑍0, maka impedansi di input saluran ditunjukkan pada Persamaan (6.3). 

2. Beban Mismatch

Kondisi beban match adalah kondisi ideal yang hampir tidak pernah terpenuhi pada praktik riil. Impedansi beban beban hampir tidak pernah ditemukan mempunyai impedansi yang sama dengan impedansi karakteristik saluran transmisi atau sering disebut dengan istilah beban mismatch (𝑍𝐿 ≠ 𝑍0). Sifat gelombang saat beban mismatch berada di antara kondisi ideal (match) dan kondisi terburuk (open/short). (S. & Waluyo, 2022)

Pada kondisi beban mismatch, nilai koefisien refleksi bisa dihitung dengan rumus umum seperti yang dituliskan pada Persamaan (6.4). Namun secara umum, besar (magnitudo) koefisien refleksi saat beban mismatch adalah 0 <  |Γ| < 1.

Demikian pula dengan SWR, nilainya hanya akan bisa  didapatkan dengan menghitungnya menggunakan rumus umum seperti ditunjukkan pada Persamaan (6.5) yang akan bernilai 1 < 𝑆𝑊𝑅 < ∞. 

Seperti halnya koefisien refleksi dan SWR, impedansi di input saluran pun juga hanya bisa didapatkan dengan menghitungnya menggunakan rumus umum yang dituliskan pada Persamaan (6.6).

3. Simulasi Beban Mismatch

Telah disebutkan sebelumnya bahwa beban match adalah kondisi ideal yang hampir tidak pernah terjadi pada kenyataannya. Sehingga pada bab ini akan disimulasikan hanya beban mismatch saja. Untuk menyimulasikan beban mismatch, akan digunakan rectangular microstrip antenna sebagai beban. Seperti pada bab sebelumnya, dibutuhkan :

a. Satu unit komputer atau laptop

b. Aplikasi CST Studio Suite yang sudah terinstall dan lisensinya terverifikasi.

Adapun langkah-langkah untuk menyimulasikan saluran transmisi yang tersambung dengan beban mismatch adalah :

1) Desain antena mikrostrip seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.1 dengan parameter/dimensi sebagai berikut :

Gambar 6. 1 Desain Rectangular Patch Antenna.

𝑓𝑚𝑖𝑛 = 2 𝐺𝐻𝑧             𝑓𝑚𝑎𝑥 = 4 𝐺𝐻𝑧 
𝑓𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟 = 3 𝐺𝐻𝑧         𝑖𝑛𝑑 = 0 
𝑊𝑔 = 70 𝑚𝑚                 𝑙𝑔 = 40 𝑚𝑚 
ℎ = 1,52 𝑚𝑚                 𝑡 = 0,017 𝑚𝑚 
𝑊𝑎 = 34.3162 𝑚𝑚         𝑙𝑎 = 27.5104 𝑚𝑚 
𝑊𝑓 = 3,65 𝑚𝑚             𝑙𝑓 = 𝑙𝑔 2⁄ − 𝑙𝑎 2⁄  
𝑒𝑥 = 𝑖𝑛𝑑 + 24.9052 
Bahan konduktor :    PEC    Bahan substrat :    RO3003 (loss free) 

2) Aktifkan menu Brick untuk membuat tambahan ground plane saluran transmisi dengan mengisikan parameter sesuai dengan Gambar 6.2 ke kotak dialog. Kemudian klik OK

Gambar 6. 2 Parameter Ground Plane untuk Perpanjangan Saluran Transmisi

3) Aktifkan menu Brick untuk membuat tambahan substrate/dielectric saluran transmisi dengan mengisikan parameter sesuai dengan Gambar 6.3 ke kotak dialog. Kemudian klik OK.

Gambar 6. 3 Parameter Dielectric untuk Perpanjangan Saluran Transmisi. 

4) Aktifkan menu Brick untuk membuat tambahan konduktor saluran transmisi dengan mengisikan parameter sesuai dengan Gambar 6.4 ke kotak dialog. Kemudian klik OK. Hasilnya akan nampak seperti pada Gambar 6.5. 

Gambar 6. 4 Parameter Konduktor Utama untuk Perpanjangan Saluran Transmisi.

Gambar 6. 5 Desain Antena dengan Tambahan Perpanjangan Saluran Transmisi 

 

5) Tambahkan port di ujung saluran transmisi seperti ditunjukkan pada Gambar 6.6.

6) Pada menu Boundaries, biarkan pengaturan default dan tidak perlu diganti seperti ditunjukkan pada Gambar 6.7.

Gambar 6. 7 Pengaturan Menu Boundaries. 

 

7) Gunakan fitur Par. Sweep dan masukkan parameter seperti pada Gambar 6.8 dan klik tombol OK kemudian klik tombol Start untuk memulai simulasi.

8) Gunakan Curve Marker pada kurva 𝑆11 tepat di frekuensi 3GHz pada semua hasil simulasi, kemudian catat impedansi di input saluran pada Tabel 6.1.

Gambar 6. 8 Pengaturan Sweep Parameter Variable ind. 

 

Tabel 6. 1. Data Hasil Simulasi Beban Mismatch

Lihat postingan ini di Instagram

Sebuah kiriman dibagikan oleh BANNER WISUDA/SIDANG MALANG NO 1🎓✨️ (@bannerkuy)

4. Rangkuman

Dari penjelasan di atas, bisa dirangkum menjadi :

1. Kondisi ideal pada saluran transmisi adalah ketika impedansi antena atau beban bernilai sama dengan impedansi karakteristik saluran transmisi.
2. Pada praktiknya, kondisi ideal hampir tidak pernah terjadi. Dengan kata lain, impedansi antena hampir tidak pernah sama dengan impedansi karakteristik saluran transmisi. 
3. Parameter kualitas saluran transmisi seperti koefisien refleksi, SWR dan impedansi input berlaku rumus umum.

5. Tugas 

1. Amati pola perubahan titik di smith chart untuk kedua kasus beserta nilai impedansinya dan bandingkan dengan teori! 
2. Berapakah panjang gelombang di saluran transmisi tersebut dan dari mana anda memperoleh nilai tersebut? 
3. Berapakah impedansi antena?
4. Analisa dan simpulkan di laporan!